甲醇氧化法制甲醛工艺设计
摘要
本设计是年产量为5万吨36.4%甲醛水溶液工艺设计，本设计采用的是银催化法工艺，根据设计要求对工艺进行物料衡算和热量衡算，对主体工艺设备进行设计及选型。
本设计包括1.文献综述2.工艺流程的选择及论证汪三贵3.年产5万吨36.4%的甲醛水溶液工艺计算4.设备的设计及选型5.工艺管道设计。
关键词：甲醇 甲醛 氧化 工艺 电解银
Abstract
The design is primary for the manufacturing process of formaldehyde 50000tons per year,and adopts Ag as catalyst According to the design,the craft production way of formaldehyde was lected and the technology was investiged.The main equipments and pipes were designed or lected.
The instruction book includes:1.Introduction.2.Choice and demonstration of the technological process.3.50000 tons per year 36.4% formaldehyde crafts for production were designde.4.It is not a lecting type of the equipment of calculation and finalizing the design of the standard device.5.Thecraft pipeline calculating.
Key words:formaldehyde;Methanol;Oxidation;Technology;Electrolysis Silver
1文献综述
1.1 甲醇的生产工艺及应用
甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，化学式崖组词CH3OH。又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。有毒，误饮5～10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。用于制造甲醛和农药等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
甲醇无色澄清液体，有刺激性气味。微有乙醇样气味，易挥发，易流动，燃烧时无烟有蓝色火焰，能与水、醇、醚等有机溶剂互溶，能与多种化合物形成共沸混合物，能与多种化合物形成混合溶液，溶解性能优于乙醇，能溶解多种无机盐类，如碘化钠、氯化钙、硝酸
铵、硫酸铜、硝酸银、氯化铵和氯化钠等。
用于制造甲醛和农药（杀虫剂、杀虫螨）、医药（磺胺类、霉素类）等的原料，合成对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯的原料之一，醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等
1.1.1甲醇的生产工艺
1923年以前，甲醇几乎全部是用木材或其废料的分解蒸馏来生产的，当时的世界总产量才4500吨；1923年，德国BASF在合成氨工业化的基础上，用锌铝催化剂在高温高压下实现了由碳和氢合成甲醇的工业化生产。
甲醇生产作为基础化工的重要组成部分，随着近几年市场的走热，其技术呈现百花齐放局面国内自主创新技术不断出现。华东理工大学的绝热管壳式、南京国昌的冷激型和水冷板式塔、湖南安淳的双套管水冷塔先后成功投产。但总体来看，我国已建和在建的60万ｔ以上大型甲醇装置几乎都引进了国外技术，尤其是甲醇合成技术无一例外从国外引进，自主创新与国外引进相比还有艰难之路要走[1]
目前世界上广泛使用的合成甲醇技术有固定床甲醇合成工艺，浆态床甲醇合成工艺术，滴流床甲醇合成工艺，超临界相介质中甲醇合成工艺,膜反应工艺。固定床甲醇合成工艺具有催化剂使用寿命长，操作简单等优点 但是由于大量的循环气导致了甲醇单程转化率太低，很大程度上提高了能耗及操作费用。浆态床甲醇合成工艺具有良好的传热效率，并且床层维持等温操作，甲醇单程转化率高等优点。同样由于反应釜内剧烈的扰动，造成催化剂磨损及整体活性下降成为浆态床生产甲醇的瓶颈处于研究阶段的超临界。脉冲反应及膜反应等工艺虽然具备高转化率等特点。但是要实现大型化，仍然面临很多技术性问题。分析认为开发抗磨损催化剂，解决浆态床工艺中进气管堵塞问题，充分利用浆态床导热性良好优点，改进现有浆态床工艺可以实现甲醇合成高转化率和低能耗.[2]惊喜的英文怎么读
1.1.2甲醇的应用
近年来，随着大量新建甲醇项目的顺利投产，甲醇市场开始跌宕起伏。甲醇下游产品的开发得到了越来越多企业的重视。
甲醇是新的能源和基础化工原料，在我国正处于快速发展时期。从1996年到2004年，我国甲醇产量年平均增长率高达15％。随着甲醇产能的快速增长，甲醇下游产品的开发也得到
了越来越多的重视。甲醇的主要下游需求领域是甲醛、羰基法醋酸、甲醇燃料、二甲醚等，其中甲醛、羰基法醋酸产业呈现稳定增长态势。受国际石油价格的影响，甲醇燃料、二甲醚对甲醇的需求量越来越大。对甲醇制烯烃、甲醇制丙烯产业的发展，国家已出台相关政策予以支持，国家发改委已核准了国内建设两套甲醇制烯烃项目[3]。
1.2甲醛的生产工艺及应用
甲醛是一种无色、具有强烈气味的刺激性气体，其35%~40%的水溶液通称福尔马林。甲醛是原浆毒物，能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎角化和脆弱、指甲床端疼痛，孕妇长期吸入可能导致新生婴儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡，性功能下降，严重的可导致白血病，气胸，生殖能力缺失，全身症状有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。 各种人造板材（刨花板、密度板、纤维板、胶合板等）中由于使用了脲醛树脂粘合剂，因而可含有甲醛。新式家具的制作，墙面、地面的装饰铺设，都要使用粘合剂。凡是大量使用粘合剂的地方，总会有甲醛释放。此外，某些化纤地毯、油漆涂料也含有一定量的甲醛。甲醛还可
来自化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张、纺织纤维等多种化工轻工产品。
甲醛的物理性质 计量单位:见表
项目 | 数值 |
密度五行怎么查(g/cm3) |
-80℃ | 0.9151 |
-20℃ | 0.8153 |
沸点(101.3kPa)/℃ | -19 |
熔点℃ | -118 |
汽化热(19℃)/(kj/mol) | 23 |
生成热(25℃)/(kj/mol) | -116 |
标准自由能(25℃)/(kj/mol) | -109.7 |
比热容J/(mol.k) | 35.2 |
熵J/(mol.k) | 218.6 |
燃烧热(kj/mol) | 561～569 |
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续上表
项目 | 数值 |
临界温度℃ | 137.2～141.2 |
| 投资利润率 临界压力Mpa | 6.81～6.66静息心率偏低 |
空气中爆炸极限% | 7.0～73 |
着火点℃ | 430 |
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甲醛属用途广泛，生产工艺简单，原料供应充足的大众化工产品，是甲醇下游产品中的主干，世界年产量在2500万吨左右，30%左右的甲醇都用来生产甲醛。但甲醛是一种浓度较低的水溶液，从经济角度考虑不便于长距离运输，所以一般都在主消费市场附近设厂，进出口贸易也极少。甲醛除可直接用作消毒、杀菌、防腐剂外，主要用于有机合成、合成材料、涂料、橡胶、农药等行业，其衍生产品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛树酯、脲醛树酯、氨基树酯及多元醇类等。人造板工业发达，对甲醛的需求量甚大。
甲醛的用途非常广泛，合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、
农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐过程中均要用到甲醛，可以说甲醛是化学工业中的多面手，但任何东西的使用都必须有个限量，有一个标准，一旦使用超越了标准和限量，就会带来不利的一面。
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1.2.1甲醛的生产工艺
目前国内外工业甲醛生产均使用甲醇为原料，生产工艺有银催化氧化法、铁钼催化氧化法以及甲缩醛氧化法等，其中绝大多数采用银催化氧化法。国内最常用的银触媒介法生产工艺，采用不锈钢填料，二次吸收，循环氧化工艺。目的是为了达到最大的甲醇转化率，最少的能耗。甲醇氧化及氧化温度的控制，空气流量和甲醇蒸发量配比控制，这二项工艺参数的控制是甲醛生产最核心的环节。
反应原理当甲醇、空气和水蒸气的原料混合进入反应器，在银催化剂上发生催化剂作用而生成甲醛时，其主要反应是氧化，脱氢反应。
CH3OH+1／202一HCHO+H20+37．62Kcal (1)
CH30H+HCH0+H2—21．67Kcal (2)
甲醇氧化反应(1)在200E左右开始进行，因此经预热进入反应器的原料混合器，必须用电热器点火燃烧，当催化床温度升至200E左右，反应(1)谢彤开始缓慢进行，它是一个放热反应，放出的热量使催化床随着温度的升高至使氧化反应(1)不断加快，所以，点火后催化床的温度升高非常迅速。甲醇脱氢反应(2)在低温时几乎不进行，当催化床温度达600℃左右，反应(2)成为生成醛的主要反应之一。脱氢反应是一个强吸热反应，故有反应(2)的发生。对控制催化床的温度升高是有利的。脱氢反应是一个可逆反应，所谓可逆反应就是甲醇脱氢生成醛的同时，甲醛与氢也可向生成甲醇的方向进行，这类反应在化学反应中可用可逆符号来代替的。当原料混合气中的氧与脱氢反应生成的氢化合为水时，可使脱氢反应不断向生成甲醛的方向移动，从而提高了甲醇的转化率。反应放出的热量，除抵消脱氢所需的热量，反应气体升温和反应器向周围环境的散去热量外，还有剩余。因此生产上不仅不需要外界供热，而且还必须在原料混合气中引进水蒸汽，利用水蒸汽的升温带热作用，将多余的热量从反应系统中移去，使反应能正常进行下去。此外，在反应器中还发生下列副反应。
